一種單兵洗消器的設(shè)計(jì)

李珂嫻，王海軍，何穎

核艦船等復(fù)雜狹小空間內(nèi)發(fā)生核事故時(shí)，事故現(xiàn)場(chǎng)人員易發(fā)生普通皮膚和傷口的放射性沾染，待援期間人員的體表去污十分重要，可以有效降低受污染人員的受照劑量，減少核污染的擴(kuò)散，為后送治療贏得時(shí)間[1]。目前，國(guó)內(nèi)外已研發(fā)的人員去污裝備主要包括便攜式洗消裝備和大型洗消設(shè)備兩類，如便攜式洗消包、洗消車、洗消模塊等[2-6]。隨著洗消裝備的多樣化發(fā)展，在核化生洗消裝備選型與評(píng)估方面國(guó)內(nèi)有專家開(kāi)展了研究[7-8]。隨著核設(shè)施逐漸向小型化、可移動(dòng)式發(fā)展，核事故發(fā)生概率增大的同時(shí)，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到洗消設(shè)備便攜化的重要性。俄、美、英、法、德、加拿大、比利時(shí)、匈牙利等國(guó)都為其便攜式裝備了個(gè)人洗消器材。代表性的裝備有美國(guó)的M258型個(gè)人消毒包、M291皮膚消毒包、M295便攜式消毒裝具、聯(lián)合便攜式皮膚洗消劑(JSPDS)以及俄羅斯的IPP-3便攜式消毒盒等。德國(guó)對(duì)污染洗消與防護(hù)十分重視，除類似于上述美國(guó)的便攜式洗消包等洗消裝備外，還研制了小型移動(dòng)式洗消器，在洗消的同時(shí)對(duì)廢液進(jìn)行回收，主要用于局部傷口的洗消(如圖1所示)。該裝備為德國(guó)凱馳出品，重量約31 kg，設(shè)備的材料選型和框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不適用于海上環(huán)境，如輪子無(wú)固定裝置，外殼耐腐蝕性差。研發(fā)適用于核艦船等復(fù)雜環(huán)境下的便攜式放射性去污裝備，可較好地解決核艦船等核設(shè)施內(nèi)發(fā)生核事故時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)人員體表局部去污問(wèn)題，為待援贏得時(shí)間，減少污染擴(kuò)散。

圖1 德國(guó)凱馳移動(dòng)式洗消器

本項(xiàng)目組研發(fā)的單兵洗消器采用組件綜合集成的技術(shù)形式，體積小重量輕，可實(shí)現(xiàn)噴淋與回收放射性廢物同時(shí)進(jìn)行，避免二次污染。

1 主要勤務(wù)功能

本器材基本功能為核艦船等空間事故現(xiàn)場(chǎng)人員體表局部放射性污染、傷口及精細(xì)部位放射性污染的洗消。

2 基本性能參數(shù)

本裝備外觀尺寸：550 mm×350 mm×450 mm；凈重：12.5 kg；功耗≤650 W，電源220 VAC/50 Hz。

3 主要組成與結(jié)構(gòu)

單兵洗消器由噴霧泵、吸風(fēng)機(jī)、噴吸部件、洗消液袋、廢液袋、電控系統(tǒng)等組成。噴霧泵從洗消液袋中抽取洗消液，噴淋于體表，吸風(fēng)機(jī)抽吸回收體表的放射性物質(zhì)和廢液，儲(chǔ)存于廢液袋。噴吸部件在噴吸作業(yè)時(shí)可調(diào)節(jié)作業(yè)狀態(tài)，進(jìn)行噴淋、洗刷和廢物回收。電控系統(tǒng)用于控制開(kāi)關(guān)、調(diào)節(jié)噴吸流速、提示使用狀態(tài)等。電源接口具備蓄電池UPS通用接口。

洗消器外形尺寸為550 mm×350 mm×400 mm，主體設(shè)備重量12.5 kg，噴吸部件的控制線和走水通氣軟管通過(guò)快速連接頭與主設(shè)備連接，洗消液暫存罐和廢液暫存罐布置在設(shè)備兩側(cè)，能快速拆卸。控制面板上設(shè)置溫度報(bào)警旋鈕和指示燈，高溫和低溫各1個(gè)，具體機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 洗消器結(jié)構(gòu)圖

4 主要材料及零部件設(shè)計(jì)選型

4.1 吸氣風(fēng)機(jī) 吸氣風(fēng)機(jī)采用德國(guó)的AMETEK公司的真空渦輪吸風(fēng)電機(jī)，24 V直流輸出，高速靜音，額定功率≤550 W，滿足高低溫極端環(huán)境的使用需要，實(shí)現(xiàn)了低功率節(jié)能運(yùn)行。

4.2 水泵 采用DC 24 V直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的微型隔膜泵，額定功率50 W，高效穩(wěn)定，滿足使用要求。

4.3 噴吸組件 噴吸頭組件主要用于洗消液噴出，對(duì)污染部位的洗消以及洗消廢液的回吸。結(jié)構(gòu)主要包括頭罩、噴嘴、手柄閥、管道、切換開(kāi)關(guān)等，主材質(zhì)為塑料，見(jiàn)圖3。噴吸頭手柄集中噴液管和廢液抽吸管，洗消液噴射和抽吸由手柄3位開(kāi)關(guān)切換。當(dāng)開(kāi)關(guān)前部按下時(shí)，噴吸管同時(shí)開(kāi)啟，噴嘴噴射洗消液的同時(shí)抽吸廢液，進(jìn)行噴吸作業(yè)；當(dāng)開(kāi)關(guān)停止在中位時(shí)，噴液管和抽吸管均被截止；當(dāng)開(kāi)關(guān)后部按下時(shí)，抽吸管開(kāi)啟，噴液管截止，噴吸部件只進(jìn)行抽吸作業(yè)。3位開(kāi)關(guān)擬采用針閥結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)閥芯行程。噴頭配備多種外形頭罩，可快速拆裝，保證與人體不同體表部位有效貼合，頭罩為透明PVC材質(zhì)，在洗消過(guò)程中便于觀察噴霧和抽吸情況。頭罩四周植適當(dāng)密度的細(xì)軟毛，防止洗消液噴射時(shí)外溢形成二次污染，在抽吸時(shí)有利于空氣混入抽回廢液，防止過(guò)度負(fù)壓引起體表不適。噴嘴采用實(shí)心錐形噴霧設(shè)計(jì)，覆蓋均勻，噴淋效果好。

圖3 噴頭組件結(jié)構(gòu)圖

4.4 主機(jī)殼體 采用交聯(lián)聚乙烯材料滾塑成型技術(shù)，該材料具有良好的耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性、抗輻射性和高強(qiáng)度，表面光順容易去污清潔。洗消器的外殼壁厚，均大于3 mm，應(yīng)力集中處都做了加強(qiáng)筋、圓滑過(guò)渡或者加厚設(shè)計(jì)，承載螺孔做預(yù)埋不銹鋼金屬件打孔，設(shè)備內(nèi)部各部件均固定得當(dāng)，無(wú)相對(duì)滑動(dòng)。能抵抗一定的沖擊能力。

4.5 洗消液罐和廢液罐 采用聚乙烯材料，化學(xué)穩(wěn)定性、具有抗輻射性和良好的強(qiáng)度力學(xué)性能。洗消液罐容積為8.5 L。洗消液罐和廢液罐能夠快速裝拆，便于更換洗消液和廢液罐。設(shè)計(jì)有側(cè)門，鎖緊銷機(jī)構(gòu)，快速接頭以及螺紋密封蓋，打開(kāi)側(cè)門，將快速接頭拔出，再將鎖緊銷往上拉起，廢液罐和洗消液罐就可以抽離主設(shè)備，具體結(jié)構(gòu)如圖4。洗消液罐和廢液罐的快速拆裝設(shè)計(jì)，便于液體的添加和倒出，達(dá)到小容積的反復(fù)使用，提高人員通過(guò)率。

圖4 洗消液罐和廢液罐拆裝圖

4.6 電控系統(tǒng) 洗消設(shè)備供電采用AC 220 V轉(zhuǎn)DC 24 V電源模塊供電，供電接口為蓄電池UPS通用接口。控制系統(tǒng)由集成電路板和控制面板以及相應(yīng)的壓力、流量、溫度傳感器等組成。集成電路板包括電源轉(zhuǎn)換模塊、噴吸泵啟停/調(diào)速模塊、溫控模塊等。控制面板布置電源開(kāi)關(guān)按鈕、噴吸泵啟停按鈕、流量調(diào)節(jié)按鈕和警報(bào)指示等。所有按鈕、顯示屏和指示燈均采用隱藏平面式設(shè)置，具備防水功能。集成電路板和控制面板安裝在洗消液箱上部的箱蓋上，箱蓋非標(biāo)壓注加工，材質(zhì)選用交聯(lián)聚乙烯。電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)突出了安全性、防水性，能滿足艦船等環(huán)境的環(huán)境要求。

5 應(yīng)用情況

目前，該單兵洗消器已推廣試用于核艦船、核電站等各類核設(shè)施，能實(shí)現(xiàn)在狹小、復(fù)雜環(huán)境下的快速展撤，實(shí)現(xiàn)人員體表的有效去污，抗沖擊、耐腐蝕性強(qiáng)，輕便易搬運(yùn)，受到使用單位的好評(píng)。通過(guò)第三方試用，已驗(yàn)證了其戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)與環(huán)境的適應(yīng)性。

6 結(jié)論

單兵洗消器輕便易展撤，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，能夠通過(guò)單人操作進(jìn)行洗消和回收，避免二次污染，可實(shí)現(xiàn)事故現(xiàn)場(chǎng)和轉(zhuǎn)運(yùn)途中人員傷口和精細(xì)部位等局部放射性沾染的有效、快速洗消。因此，該單兵洗消器可滿足核艦船等復(fù)雜環(huán)境下核事故現(xiàn)場(chǎng)和轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中人員體表洗消的需求。